【摘要】本文以一款高端SUV車型兩四驅(qū)傳動軸法蘭盤平臺化的案例，對傳動軸法蘭盤設(shè)計要點以及分析方法進行了描述，重點描述了傳動軸法蘭盤平臺化的設(shè)計過程，為其他車型進行零部件平臺化設(shè)計提供了參考。

【關(guān)鍵詞】SUV；越野；傳動軸；法蘭盤；平臺化

一、設(shè)計背景

萬向傳動軸在汽車上的應(yīng)用比較廣泛。發(fā)動機前置后輪或全輪驅(qū)動汽車行駛時，由于懸架不斷變形，變速器或分動器的輸出軸與驅(qū)動橋輸入軸軸線之間的相對位置經(jīng)常變化，因而普遍采用可伸縮的十字軸萬向傳動軸，本文校核的車型采用的十字軸萬向傳動軸；對于轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋，左、右驅(qū)動輪需要隨汽車行駛軌跡變化而改變方向，這時多采用等速萬向傳動軸。

本案例中，通過對十字軸萬向傳動軸法蘭的更改，改善了公傳動軸法蘭裝配干涉的問題，為降低設(shè)計投入要求底盤平臺化。目標車型定位為高端的國際化強功能越野車型，功能定義為具有高通過性和爬坡能力、較強的脫困能力。因此，對傳動軸的強度及打滑扭矩等參數(shù)都有較高的要求。

二、布置分析及問題對策

經(jīng)對后傳動軸進行裝配分析，發(fā)現(xiàn)存在如下問題：

a）四驅(qū)：后傳動軸法蘭連接螺栓上力矩時，定值力矩扳手與傳動軸存在干涉。

b）兩驅(qū)：后傳動軸法蘭連接螺栓與法蘭節(jié)叉間隙只有1.64mm，緊固套筒無法安裝（套筒壁厚3mm），緊固工具與法蘭干涉，且經(jīng)與供應(yīng)商溝通，無滿足要求的薄壁套筒。

c）經(jīng)計算四驅(qū)后傳動軸法蘭螺栓（M10）安全系數(shù)為0.76，小于參考車型傳動軸法蘭螺栓M11安全系數(shù)0.96，因此需將螺栓尺寸增大。

附：安全系數(shù)計算過程：

法蘭M10螺栓安全系數(shù)為0.76，更改為M12螺栓后安全系數(shù)為1.19，參考車型M11螺栓安全系數(shù)為0.96，螺栓更改為M12后，安全系數(shù)滿足要求；計算結(jié)果如下表所示：

（二）解決思路

第1步：考慮平臺化及現(xiàn)有資源，經(jīng)過結(jié)構(gòu)分析及論證后確定以下事宜

1、四驅(qū)后傳動軸前后法蘭分度圓（法蘭螺栓孔中心所在的圓）直徑更改為107.95mm（更改前分度圓直徑為90mm），止口尺寸按AT兩驅(qū)止口尺寸（直徑68mm）更改，后橋法蘭及分動器法蘭對應(yīng)更改；更改四驅(qū)法蘭后，定值力矩扳手與法蘭節(jié)叉間隙干涉0.26mm，工具放入位置干涉量0.7mm，經(jīng)現(xiàn)場驗證滿足要求；

2、四驅(qū)螺栓通孔更改為12.3mm，采用M12六角法蘭面螺栓，設(shè)定螺栓法蘭面尺寸（15mm），為保證裝配，螺栓為非標件，經(jīng)校核滿足要求；

3、兩驅(qū)后傳動軸前端十字萬向節(jié)更改為撓性萬向節(jié)，后端法蘭分度圓直徑與四驅(qū)更改相同，后橋法蘭及變速器法蘭對應(yīng)更改；

第2步：對應(yīng)后傳動軸法蘭與油箱間隙小的問題 ：

1）問題來源：

a）因傳動軸配合面的傳扭力矩問題將后橋輸入法蘭盤也進行了相應(yīng)的通用性更改，法蘭半徑加大了7.5mm；

b）同時由于考慮后橋與其它車型平臺化，后橋主減的輸入軸左右偏距由26mm減小到了23mm，導(dǎo)致后橋輸入法蘭及傳動軸總成向左擺移了3mm；

c）法蘭部分相對于原來的結(jié)構(gòu)向左加大了3+7.5=10.5mm，油箱在左邊，使后橋法蘭與燃油箱的距離減小了；

d）綜上所述，最終導(dǎo)致后橋法蘭與燃油箱總成的Y向間隙在設(shè)計狀態(tài)由38.2mm減小到了27.7mm，不滿足公司保安防災(zāi)≥30mm的要求。

2）校核分析：通過對燃油箱總成裝配、懸架裝配及懸架運動的分析來對27.7mm間隙進行驗證；

a）由于后懸架為五連桿結(jié)構(gòu)的非獨立懸架，后橋的運動受到懸架后控制桿的約束，從圖中可以看出在半載設(shè)計狀態(tài)時，后控制桿基本上處于水平狀態(tài)，所以無論是橋上跳還是下跳，橋上的安裝點均會沿圖示的圓弧軌跡運動（圖2），所以在半載設(shè)計狀態(tài)時受后橋約束的后傳動軸總成與燃油箱之間的距離是最小的，橋在上下跳動過程中均會遠離燃油箱總成的護板，距離均會變大。

b）部分模擬時后橋法蘭與燃油箱的最小距離為23.8mm（圖3），考慮后控制桿的襯套厚度（單側(cè)3.5mm）時，后橋最大左移量為7mm，此時的法蘭包絡(luò)與燃油箱的距離為17.6mm（襯套為鐵碰鐵時，圖4），此距離不包括零部件的加工公差及裝配公差。

c）后橋法蘭部分與燃油箱總成的最小距離17.6mm（兩個襯套鐵碰鐵時，圖4），所涉及到的零部件公差后最小距離為（考慮懸架部分螺栓孔軸配合及燃油箱扎帶裝配的總公差±3）：

結(jié)果如圖5所示：按極限算法時公差為±13.2mm，概率算法時為±5.9mm，均小于其最小距離的17.6mm，同時在車輪上下跳動時因為懸架后控制桿的作用后橋相對于車架均會向右側(cè)移動，即使再考慮襯套的極限鐵碰鐵狀態(tài)，后橋法蘭與燃油箱的最小距離在懸架跳動時均會大于17.6mm。

即：后橋法蘭與燃油箱的最小距離在懸架運動的最極限狀態(tài)仍然會存在間隙，且間隙會大于17.6-13.2=4.4mm；

以上分析未考慮燃油箱的裝配及裝載燃油后的變形，變形量無法明確量化，認為此距離余量不足。

（三）確定更改方案：

經(jīng)評審，共有兩個更改方案：

方案1、燃油箱總成后部進行局部削減8mm；

方案2、更改后橋主減速器輸入軸的左右偏距到28mm；

經(jīng)綜合考慮成本及周期，確定采用方案1更改油箱局部尺寸。

參考文獻

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